化学实验课程思政探索与实践

姚奇志，李玲玲，金谷，刘红瑜，李娇

1中国科学技术大学化学与材料科学学院，合肥 230026

2化学国家级实验教学示范中心(中国科学技术大学)，合肥 230026

高等学校是为国家培养专业人才的主要机构，其培养人才的素质直接关系到国家发展和兴衰。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要把思想政治工作贯穿于教育教学全过程。把正确价值引领、共同理想信念塑造作为社会主义大学课堂的鲜亮底色，真正做到各类各门课程都“守好一段渠、种好责任田”，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。课程思政是指教师在各类课程教学过程中有意识、有计划、有目的地设计教学环节，营造教育氛围，以间接、内隐的方式将所认可、倡导的道德规范、思想认识和政治观念有机融入教学过程，并最终传递给学生，使之成为符合国家发展要求的合格人才的教育教学理念[1]。为了把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，教育部于2020年5月28日印发实施《高等学校课程思政建设指导纲要》[2]，明确指出：专业实验实践课程要注重学思结合、知行统一，增强学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。

化学是以实验为基础的一门科学，化学实验课作为化学教学体系的重要组成部分，涉及范围广泛，如材料的合成，物质组成和结构分析、鉴定以及食品和卫生检验、检疫等，与日常生产、生活紧密相关，其中蕴含丰富的思想政治教育元素。因此，化学实验课程教学是落实立德树人，培养核心价值观的有效途径。近年来，各高校同行在实验教学中开展了各具特色的课程思政探索，例如：兰景凤等[3]以毛发中锌元素的测定为例介绍了仪器分析实验课程思政教育，潘玉珍等[4]则从基础化学实验课程群的全部应用为切入点，挖掘课程思政案例，展开思政教育。笔者及教学团队依托我校多层次、递进式分析化学实验课程体系，在教学过程中深入挖掘和梳理实验课程、实验项目中蕴含的思政教育元素和所承载的育人功能，将思政教育与化学实验专业知识生动、有机地结合起来，简明自然、潜移默化地渗入到化学实验课程教学中，形成系统的专业知识与思政教育并重的教学体系。结合Small Private Online Course (SPOC)模式、翻转课堂等教学方式，把思政教育融入到实验教学的各个层次、各个环节，充分发挥化学实验课程的育人功能，既培养学生的专业知识和能力素养，也培养学生严谨的科学态度、勇于创新的科学精神，同时，帮助学生建立正确的科学思维，树立安全环保的理念，引导学生形成正确的人生观、价值观，坚定理想信念，自觉担负起实现中华民族伟大复兴的时代责任。

1 制定涵盖课程思政教育目标的教学计划，将实验教学目标与德育教学目标有机结合

中国科学技术大学始终秉承科教报国的情怀和“红专并进、理实交融”的校训，围绕建设世界一流大学的目标，以立德树人为根本任务，高度重视本科教育，统筹教育教学内涵，构建全方位育人机制。为此，我校分析化学实验课程组经过二十多年的探索和改革，建立了“基础型–综合型–探究型–设计型”多层次分析化学实验教学体系，面向化学与材料科学学院所有专业，少年班学院、地球和空间科学学院部分专业开设，内容包括基础验证性、综合性、探究性和开放设计性实验。近年来，我们在统筹优化实验教学内容的基础上，结合分析化学实验着重培养学生“量”的概念特点，深入挖掘、提炼实验项目涉及的思政内容。例如：讲解原始实验数据记录原则和尊重实验事实的重要性时，介绍“准晶(quasicrystal)”发现经过：1982年4月8日，以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼(D. Schectman)在霍普金斯大学做Al-Mn合金的电子衍射分析时，发现Al-Mn合金的电子衍射花样具有五次对称性，该“反常”现象，与传统结晶学中晶体没有五次对称轴的理论相矛盾，当时不被同行接受。但谢赫特曼尊重实验事实，坚信自己实验数据和结果的正确性，因而遭到歧视和排斥，为此，他不得不离开霍普金斯大学回到以色列理工大学工作，两年后该成果以以色列理工大学的名义发表在国际著名物理学期刊Physical Review Letters上[5]。随后，包括我国科学家在内的多国科学家都相继在合金中发现五次对称性的存在，导致了准晶体科学的诞生，2011年谢赫特曼因此被授予诺贝尔化学奖。通过这一典型实例，教育学生实事求是，尊重实验事实并如实记录实验数据，同时启迪学生智慧，砥砺勇于创新的品格。在“有机酸摩尔质量测定”实验教学过程中，引入著名的华罗庚“烧水泡茶”统筹法，指导学生对单份称样标定和滴定步骤进行合理规划安排，提高实验效率，节约时间成本。“未觉池塘春草绿，阶前梧桐已秋声”，古往今来，一切成功的人，都精于统筹和善于利用时间。近些年，我们对课程体系内实验项目涵盖的思政元素进行深入挖掘和提炼，制定了涵盖思政元素的新教学目标，见表1。通过实验教学平台，以实验内容为载体，将科研诚信、安全环保、爱国情怀、法治意识、社会责任等思政要素融入日常教学中，在知识目标、能力目标的基础上增加素质目标，并运用微视频、虚拟实验、课件、试题等形式建设立体化、多形态的教学模式，从不同角度和不同实验教学项目开展课程思政教育，切实做到实验课程教学与“思政课”同向同行，形成协同育人的长效机制[6]。

表1 分析化学实验项目中的思政元素

2 构建化学实验课程思政教学模式——以无汞盐法测定铁矿石中全铁为例

随着多媒体和信息技术的发展，信息化教学快速融入到传统教学模式中，为多途径、多渠道进行课程思政教学提供了便利。教学过程中把实验项目中涉及的思政元素有意识地融入到课前预习、课上讲解、讨论和课后反馈环节，学生在主动调研和讨论中将思政元素内化，潜移默化地达到教学目的。例如：“无汞盐法测定铁矿石中的全铁”是我校自主开发设计的分析化学实验项目，也是三大经典氧化还原滴定之一[7]。经典的重铬酸钾法测铁一直是国内外铁矿石全铁分析的标准方法，但实验中用到的汞盐对环境污染十分严重。早在20世纪70年代我校分析化学教研室老师们就意识到这个问题，组织科研人员与马鞍山矿山研究院合作，通过大量实验研究，成功用硅钼黄指示剂替代汞盐，既保持原方法的快速、准确、简便，又避免了汞盐使用对环境的污染[8]。通过对该实验发展史的介绍，不仅使学生了解汞污染的危害，而且领略了我校前辈教师的社会担当和创新精神，激发了学生创新动力，增强了社会责任感和文化自信感。

此外，该实验结果误差若想控制在小于3‰以内，除了滴定操作规范外，在滴定前的预还原环节，要求在近沸状态下滴加SnCl2还原剂，通过硅钼黄指示剂的一系列复杂的颜色变化，控制预还原进程，并要求预还原过程一气呵成，否则温度的变化及空气中的O2都会影响预还原结果，导致实验失败。为了使学生更好地完成实验，掌握该实验方法和其中蕴含的化学原理、设计思路，实验课前教师会把预还原视频发到实验班级微信群供学生预习。同时，在课前预习环节，要求学生对比无汞盐法与汞盐法的差异，计算每次实验汞盐法可能产生的汞污染量，引导学生关注重金属离子排放的国家及行业标准，让学生自觉树立绿色环保意识。实验课堂上，运用翻转教学法，指导学生熟练掌握实验内容，讨论分析铁矿石成分环节，引入矿产资源保护理念和可持续发展的重要性，结合当前社会热点，适时引入中美贸易战中的“卡脖子”问题，引导学生努力学习，勇于创新，核心科技和关键技术是乞讨不来，只能靠自力更生。实验结束撰写实验报告时，不仅要求对实验现象和实验数据全面分析总结，也要结合本实验项目涵盖思政内容，阐述所思所获。

3 多途径提升教师思政教学能力，推进化学实验课程思政建设

《高等学校课程思政建设指导纲要》明确提出，课程思政的建设，教师队伍是“主力军”，课程建设是“主战场”，课堂教学是“主渠道”。课程思政建设的关键首先在教师，而大部分理工科专业课教师缺乏系统的思政教育学习，在思政方面缺乏广阔的研究视角，一定程度上限制了课程思政的拓展。认识到这些不足，我们一方面通过网络资源和思政材料主动学习，提升自身思政教学水平和育德意识；另一方面，积极参加学校教师教学发展中心举办的教学沙龙、全国高校课程思政教学设计与课程思政建设专题研修班等活动，提升教师自身教学创新能力和育德水平，并在专业课程教学中主动研究、加强思想政治教育的自觉意识。

中国科学技术大学的发展史就是一本生动的课程思政教材，建校初衷就是为“两弹一星”培养尖端科技人才，建校初期就云集了严济慈、华罗庚、钱学森、赵忠尧、郭永怀、赵九章、贝时璋、杨承宗等一批国内最有声望的科学家。其中化学物理系首任系主任、“两弹一星”功勋奖章获得者郭永怀教授在飞机失事时，与警卫员牟方东紧紧抱在一起，保护装有绝密资料的公文包，以身许国，用生命守护国家机密的事迹，激励着一代代中国人的科教兴国之志；放射化学和辐射化学系首任系主任、新中国放射化学奠基人杨承宗教授，不仅开创了我国的放射化学研究，而且为我国第一颗原子弹的成功试爆提前3个月准备好铀原料物质。通过不定期组织任课教师参观校史馆和学习“中国科大老一辈科学家精神——事迹汇编”，并邀请老一辈科学家当年的学生介绍科学家们在科大兢兢业业、教书育人的感人事迹，不断重温科学家的爱国情怀、科学作风、奉献精神和先进事迹，激发教师爱岗、爱国热情，为教学实践积累更多鲜活的素材，提高课程思政能力。

课程助教是我校研究生培养的重要环节之一，更是课程教学一支活跃的生力军。承担实验课程教学的助教，不仅要求参加每周集体实验备课，而且要预做每一个实验，熟练掌握实验内容和现象，每一次实验助教培训课中，我们同样注重对研究生助教的思政教育，并引导助教针对实验项目，从年轻人的视角挖掘课程思政元素，培养助教的课程思政教学能力。此外，每位主讲教师与所指导的研究生助教建立微信交流群，针对社会热点或者青年学生感兴趣的话题等，展开沟通或专题讨论，有针对性地对助教进行价值引导，及时把思政元素嵌入到教学实践中，做好思政教育的“传–帮–带”工作，为未来教师储备人才。

4 结语

本文以化学实验项目涉及的思政元素为切入点，深入挖掘思政案例，探索融合思政教育理念的化学实验教学模式，使化学实验课程教育与思政教育协同并进、同向同行，于潜移默化中，如春风化雨般影响和教育学生。例如，通过“滴定分析操作练习”课堂引入节约资源、杜绝浪费的教育，实验过程中，我们欣慰地发现学生清洗实验仪器时，遵循少量多次洗涤的操作规范，节约了蒸馏水的使用量；加热步骤完成后及时关闭电源，自觉注意节能降耗。而且，学生在自主设计实验中，主动把绿色环保意识融入到实验方案设计和方案实施全过程，并撰写课程教学相关论文发表[9]。融入思政元素的实验课教学，不仅极大地激发了学生实验学习兴趣和热情，也提升了教学效果，实现了教育教学全程、全员、全方位育人。